Saturday, 19 October 2013

Что такое код и содержит ли его молекула ДНК?

В некоторых комментариях на мои предыдущие публикации содержалось утверждение о том, что биологическая жизнь целиком определяется своим физико-химическим аспектом. Давайте вместе подумаем над тем, насколько это верно. Рассмотрение этого вопроса логично связать с тем, что такое код и в каких системах мы можем наблюдать кодирование/декодирование информации.


Функцией кодирования называется отображение между парой множеств: O → S, где S — множество символов/репрезентантов/токенов; O — множество первообразов/денотатов. Функция декодирования осуществляет обратное отображение S → O. Существует множество примеров кодирования. Например, школьный журнал содержит список учеников, где каждому ученику соответствует запись, содержащая информацию об успеваемости. Таким образом, запись является кодом, а данные об успеваемости ученика — первообразом. 

Еще примеры:
  • знаки дорожного движения;
  • правила дипломатического этикета;
  • шифрование сообщений;
  • языки программирования;
  • поведение животных: танец пчел, система оповещения об опасности, источниках пищи, территориальных правах и пр. в стаях гиен, в львиных прайдах и т.п.; 
  • геномы живых организмов, о чем мы сейчас поговорим подробнее.

Без потери общности в качестве рассматриваемого множества S символов можно выбрать множество конфигураций некоторой материальной системы. Область значений функции определяется семантической нагрузкой, которую сообщает конфигурациям лицо, принимающее решения. Например, в случае N-значного цифрового замка функция кодирования — это булева функция, доставляющая значение TRUE только для одной выбранной лицом, принимающим решения, комбинации цифр, и значение FALSE для любой иной комбинации цифр. В этом примере выбор "счастливой" комбинации цифр разработчиком кода не зависит от ограничений (кроме числа N знаков). 

Теперь рассмотрим подробнее вопрос с использованием кода в геноме. Как известно, процесс сборки дочернего организма предписывается генетической информацией, записанной на биополимерах (в молекулах ДНК): белок-кодирующие участки генома являются шаблоном сборки организма, тогда как регуляторные участки, ответственные за управление процессом сборки, осуществляют ее оркестровку, предписывая протекание массово-параллельных процессов синтеза белков в химической «лаборатории» зародившегося организма. Таким образом, здесь также используется код: в качестве символов выступают кодоны, то есть триплеты (тройки) нуклеотидов — носителей генетической информации, — тогда как первообразами являются аминокислотные остатки синтезируемого белка (подробнее см. статью Кодон в Википедии).

  • Примечание: для интерпретации кодонов используются именно правила, не сводящиеся к физике и химии процессов обеспечения передачи информации, так как в момент копирования генетического кода никаких физико-химических взаимодействий по считыванию генетической информации еще не имеется. Эти взаимодействия только лишь будут реализованы в свое время в процессе образования дочернего организма.
Рис.1. Знаменитая двойная спираль: участок молекулы деоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), являющейся носителем генетической информации. Поперечные участки — отдельные нуклеотиды, интерпретирующиеся группами, т.наз. кодонами (в большинстве случаев кодон - это тройка нуклеотидов). По последовательности кодонов синтезируется рибонуклеиновая кислота (РНК), по которой впоследствии синтезируется белок. Источник: Википедия.

Существуют следующие условия возможности практического осуществления кодирования, а равно и распознавания наличия кода в конфигурации определенной материальной системы:
  • независимость данной конфигурации от физических ограничений;
  • передача символов по информационному каналу с целью записи,  хранения и последующего считывания;
  • интерпретация символов, состоящая в реализации интерпретатором функции декодирования, то есть восстановления денотата по символу; 
  • устойчивость отображения между множествами символов и денотатов.

Кодирование основано на выборе правил интерпретации кода, не стесненном физическими ограничениями, то есть законами природы. В свою очередь, нестесненность выбора физическими ограничениями состоит в безразличии выбора любого из элементов множества по отношению к законам природы. Например, выбор правил игры в шахматы не зависит от законов природы, хотя сама реализация процесса игры подчиняется им, поскольку имеет место в физическом мире. Таким образом, код может иметь место лишь в системах, функционирование которых кроме ограничений зависит также и от правил: то есть в искусственных и биологических системах. Соответственно, вполне закономерно также и то, что в неживой природе, где имеются лишь ограничения, кодирование не наблюдается. 

Как мы видим, биосистемы и искусственные системы обработки информации обладают общим свойством: наличием кода. Поэтому мне кажется справедливым предположить, что реализация процессов кодирования и декодирования информации в биосистемах также, как и в искусственных системах, явилась результатом принятия решений, то есть результатом целенаправленной интеллектуальной деятельности.

На каком основании иногда утверждают, что в биосистемах запись, считывание и обработка генетической информации осуществляется целиком физикой и химией процессов обеспечения?! В природе нет ни одного физического закона, с необходимостью генерирующего код в произвольной системе при заданных начальных условиях. Существующие эволюционные модели поэтапной генерации подсистем кодирования/декодирования в живых организмах нереалистичны и лишены физического смысла (см.[1]), поскольку в простейшей системе кодирования/интерпретации сигнала должны одновременно присутствовать источник, приемник сигнала, использующие единый протокол кодирования/декодирования, а также физический канал передачи сигнала. Именно поэтому практика свидетельствует о том, что код является исключительно продуктом целенаправленной деятельности лица, принимающего решения: постепенного спонтанно-закономерного формирования кода в неживой природе нет.

Таким образом, можно сделать вполне научное предположение, что любая система, использующая код, артефактна, то есть, по крайней мере, имеет артефактные компоненты, отвечающие за кодирование/декодирование информации и, таким образом, имеет своим источником интеллект. Научность данной гипотезы вытекает из анализа наблюдений, основывающегося на следующих положениях:
  • Отсутствие наблюдений систем, использующих код в неживой природе;
  • Общность биологических систем и искусственных систем обработки информации по критерию наличия кодирования/декодирования;
  • Возможность опровержения данной гипотезы при накоплении научных данных. Для фальсификации предположения об артефактности биосистем необходимо лишь экспериментально продемонстрировать наличие процесса в неживой природе, приводящего к организации многокомпонентных систем, осуществляющих устойчивое кодирование сигнала в одних ее компонентах с последующей интерпретацией кода в других.

На мой взгляд, таких систем в неживой природе найдено быть не может. Наличие кода свидетельствует о том, что за механизмом генерации и интерпретации инструкций стоят прагматические соображения, что немыслимо без вмешательства агента: неживая природа непрагматична, поскольку в ней отсутствуют центры принятия решений и какое бы то ни было целеполагание. Код есть результат принятия решений, а не каких-то таинственных еще не известных науке спонтанно-закономерных механизмов.

Литература

  1. David Abel. The first gene, 2011.
Эта записка была перепечатана информационным агенством "Русская народная линия".

No comments:

Post a Comment